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《Learn IPhone and iPad Cocos2d Game Delevopment》第6章

一、 CCSpriteBatchNode

在屏幕上贴图时,图形硬件需要经过准备、渲染、清除等步骤。每次贴图都会重复这个过程。如果图形硬件能事先知道有一组拥有相同纹理的Sprite需要渲染,则这个过程会被简化。比如,一组Sprite的准备和清除动作总共只需要执行一次。

下图的例子使用了CCSpriteBacthNode。屏幕上同时有几百颗子弹飞过。如果一次只渲染一颗,那么帧率马上降到85%。使用CCSpriteBatchNode,可以避免这种情况:

通常我们这样创建一个CCSprite:


CCSprite* sprite=[CCSprite spriteWithFile:@”bullet.png”];

[self addChild:sprite];

而使用CCSpriteBatchNode 则需要修改为:


CCSpriteBatchNode* batch=[CCSpriteBatchNode batchNodeWithFile:@”bullet.png”];

[self addChild:batch];

for(int i=0;i<100;i++){

CCSprite* sprite=[CCSprite spriteWithFile:@”bullet.png”];

[batch addChild:bullet];

}

注意,CCSpriteBatchNode需要一个图片文件名作为参数,哪怕它根本用不着这个图片(进行显示)。可以把它看做是一个Layer,你可以用它来加入一些CCSprite节点。由于它使用了一个图片文件作为构造参数,所以在后面加入的CCSprite中必须使用相同的文件作为构造参数,否则会导致如下错误:

SpriteBatches[13879:207] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInternalInconsistencyException', reason: 'CCSprite is not using the same texture id'

当采用相同纹理的CCSpite越多,则采用CCSpriteBatchNode的好处越明显。

但这有一个限制,所有的CCSprite节点都会位于同一个Z坐标(深度)上。如果子弹是“击穿”敌人并向后飞,你得使用两个Z轴不同的CCSpriteBatchNode。

另外一个限制是,CCSpriteBatchNode和加入其中的CCSprite必须使用相同的贴图。这一点在使用Texture Atlas时尤其显得重要。一个Texture Atlas可以画多个不同的图片,并且这些图片使用同一个CCSpriteBatchNode,以提高渲染速度。

Z轴的问题可以通过指定CCSpriteBatchNode中单个CCSprite的Z值来解决。如果你所有的图片都放到了一个Texture Atlas(纹理集),则你完全可以只使用一个CCSpriteBatchNode。

把CCSpriteBatchNode看成一个简单的CCLayer,它只接受使用相同图片的CCSprite,这样,你就知道怎么用它了。

在下面代码中,隐藏有一个致命的陷阱:


-(id)init{

If ((self = [super initWithFile:@"ship.png"])) {

[self scheduleUpdate];

}

return self;

}

由于-(id)init方法是默认的初始化方法,它会被其他初始化方法比如initWithFile调用。 在-(id)init方法中调用了[super initWithFile…]方法,[super initWithFile…]会调用[super init], 该类覆盖了-(id)init方法,于是又会调用-(id)init方法,无限循环。

解决办法是修改方法名,比如修改为-(id)initWithShipImage。

这个教训告诉我们,在默认初始化方法-(id)init中,除了[super init]之外,永远不要调用其他东西(其他的初始化方法)。如果你必须在初始化方法中调用[super initWith…]方法,你应当把方法名命名为initWith…。

二、示例代码

1、ship类


#import <Foundation/Foundation.h>
 #import "cocos2d.h"

@interface Ship : CCSprite
 {
 }

+( id ) ship;

@end
 #import "Ship.h"
 #import "Bullet.h"
 #import "GameScene.h"

@interface Ship (PrivateMethods)
 -( id ) initWithShipImage;
 @end

@implementation Ship

+( id ) ship
 {
 return [[[ self alloc ] initWithShipImage ] autorelease ];
 }

-( id ) initWithShipImage
 {
 if (( self = [ super initWithFile : @"ship.png" ]))
 {
 [ self scheduleUpdate ];
 }
 return self ;
 }

-( void ) dealloc
 {
 [ super dealloc ];
 }

-( void ) update:( ccTime )delta
 {
 [[ GameScene sharedGameScene ] shootBulletFromShip : self ];
 }

@end

ship类很简单,除了update方法。该方法调用了GameScene的shootBulletFromShip方法外([GameScene shareGameScene]实际上只是获取GameScene 的单实例)。

2、GameScene类


#import <Foundation/Foundation.h>
 #import "cocos2d.h"

#import "Ship.h"

typedef enum
 {
 GameSceneNodeTagBullet = 1 ,
 GameSceneNodeTagBulletSpriteBatch ,
 } GameSceneNodeTags;

@interface GameScene : CCLayer
 {
 int nextInactiveBullet ;
 }

+( id ) scene;
 +( GameScene *) sharedGameScene;

-( void ) shootBulletFromShip:( Ship *)ship;

@property ( readonly ) CCSpriteBatchNode* bulletSpriteBatch;

@end
 #import "GameScene.h"
 #import "Ship.h"
 #import "Bullet.h"

@interface GameScene (PrivateMethods)
 -( void ) countBullets:( ccTime )delta;
 @end

@implementation GameScene

static GameScene* instanceOfGameScene;
 +( GameScene *) sharedGameScene
 {
 NSAssert ( instanceOfGameScene != nil , @"GameScene instance not yet initialized!" );
 return instanceOfGameScene ;
 }

+( id ) scene
 {
 CCScene *scene = [ CCScene node ];
 GameScene *layer = [ GameScene node ];
 [scene addChild : layer];
 return scene;
 }

-( id ) init
 {
 if (( self = [ super init ]))
 {
 instanceOfGameScene = self ;
 CGSize screenSize = [[ CCDirector sharedDirector ] winSize ];
 CCColorLayer * colorLayer = [ CCColorLayer layerWithColor : ccc4 ( 255 , 255 , 255 , 255 )];
 [ self addChild :colorLayer z :- 1 ];
 CCSprite * background = [ CCSprite spriteWithFile : @"background.png" ];
 background. position = CGPointMake (screenSize. width / 2 , screenSize. height / 2 );
 [ self addChild :background];
 Ship * ship = [ Ship ship ];
 ship. position = CGPointMake (ship. texture . contentSize . width / 2 , screenSize. height / 2 );
 [ self addChild :ship];
 CCSpriteBatchNode * batch = [ CCSpriteBatchNode batchNodeWithFile : @"bullet.png" ];
 [ self addChild :batch z : 1 tag : GameSceneNodeTagBulletSpriteBatch ];

for ( int i = 0 ; i < 400 ; i++)
 {
 Bullet * bullet = [ Bullet bullet ];
 bullet. visible = NO ;
 [batch addChild :bullet];
 }
 [ self schedule : @selector ( countBullets :)  interval : 3 ];
 }
 return self ;
 }

-( void ) dealloc
 {
 instanceOfGameScene = nil ;
 // don't forget to call "super dealloc"
 [ super dealloc ];
 }

-( void ) countBullets:( ccTime )delta
 {
 CCLOG ( @"Number of active Bullets: %i" , [ self . bulletSpriteBatch . children count ]);
 }

-( CCSpriteBatchNode *) bulletSpriteBatch
 {
 CCNode * node = [ self getChildByTag : GameSceneNodeTagBulletSpriteBatch ];
 NSAssert ([node isKindOfClass :[ CCSpriteBatchNode class ]], @"not a CCSpriteBatchNode" );
 return ( CCSpriteBatchNode *)node;
 }

-( void ) shootBulletFromShip:( Ship *)ship
 {
 CCArray * bullets = [ self . bulletSpriteBatch children ];
 CCNode * node = [bullets objectAtIndex : nextInactiveBullet ];
 NSAssert ([node isKindOfClass :[ Bullet class ]], @"not a bullet!" );
 Bullet * bullet = ( Bullet *)node;
 [bullet shootBulletFromShip :ship];
 nextInactiveBullet ++;
 if ( nextInactiveBullet >= [bullets count ])
 {
 nextInactiveBullet = 0 ;
 }
 }

@end

现在你应该看到了,在init方法中使用CCSpriteBatchNode加入了400颗子弹(被设置为不可见了)。然后在接下来的shootBulletFromShip方法(在ship的update方法中调用)中,依次调用每一颗子弹的shootBulletFromShip方法。

3、Bullet类


#import <Foundation/Foundation.h>
 #import "cocos2d.h"

#import "Ship.h"

@interface Bullet : CCSprite
 {
 CGPoint velocity ;
 float outsideScreen ;
 }

@property ( readwrite , nonatomic ) CGPoint velocity;

+( id ) bullet;

-( void ) shootBulletFromShip:( Ship *)ship;

@end
 #import "Bullet.h"

@interface Bullet (PrivateMethods)
 -( id ) initWithBulletImage;
 @end

@implementation Bullet

@synthesize velocity;

+( id ) bullet
 {
 return [[[ self alloc ] initWithBulletImage ] autorelease ];
 }

-( id ) initWithBulletImage
 {
 if (( self = [ super initWithFile : @"bullet.png" ]))
 {
 }
 return self ;
 }

-( void ) dealloc
 {
 [ super dealloc ];
 }

// Re-Uses the bullet
 -( void ) shootBulletFromShip:( Ship *)ship
 {
 float spread = ( CCRANDOM_0_1 () - 0.5f ) * 0.5f ;
 velocity = CGPointMake ( 1 , spread);
 outsideScreen = [[ CCDirector sharedDirector ] winSize ]. width ;
 self . position = CGPointMake (ship. position . x + ship. contentSize . width * 0.5f , ship. position . y );
 self . visible = YES ;
 [ self scheduleUpdate ];
 }

-( void ) update:( ccTime )delta
 {
 self . position = ccpAdd ( self . position , velocity );
 if ( self . position . x > outsideScreen )
 {
 self . visible = NO ;
 [ self unscheduleAllSelectors ];
 }
 }
 @end

shootBulletFromShip方法实现了子弹的射击。Spread变量计算了一个扩散值,使从飞船中射出的子弹有1/2的机率会向上/下两边扩散。Velocity是一个每帧移动的位置偏移量。然后设置子弹的初始位置位于飞船右边。在把子弹可视状态设置为显示后,调度运行update方法(每帧调用一次)。

在update方法中,让子弹移动velocity的偏移量。这种方式,比CCMoveXX方法效率更高一些。而且这里用了一个技巧,当子弹飞出屏幕后,我们并没有立即将Bullet对象清除(为了节省资源),而是子弹设置为不可视缓存起来,方便再次使用以提高程序性能。出于这个原因,我们在GameScene类中设计了一个nextInactiveBullet变量,以此来记录已经使用掉(射出去)的子弹(设置为可视的子弹)。等所有子弹都射出去以后,nextInactiveBullet重置为0。

三、增加角色动画

以下代码为ship对象增加角色动画。Ship对象的角色动画是5张连续的帧图像,以表现飞船尾部不断喷射并变化的火焰。


-( id ) initWithShipImage
 {
 if (( self = [ super initWithFile : @"ship.png" ]))</pre>
{
 // 把5张图片装入动画帧数组
 NSMutableArray * frames = [ NSMutableArray arrayWithCapacity : 5 ];
 for ( int i = 0 ; i < 5 ; i++)
 {
 NSString * file = [ NSString stringWithFormat : @"ship-anim%i.png" , i];[c]
 // 使用贴图缓存构造2D贴图
 CCTexture2D * texture = [[ CCTextureCache sharedTextureCache ] addImage :file];
 CGSize texSize = texture. contentSize ;
 CGRect texRect = CGRectMake ( 0 , 0 , texSize. width , texSize. height );
 // 用2D贴图构造动画帧
 CCSpriteFrame * frame = [ CCSpriteFrame frameWithTexture :texture rect :texRect offset : CGPointZero ];
 // 把动画帧放入数组
 [frames addObject :frame];
 }
 // 用动画帧数组构造动画对象,帧率:0.08秒/帧,标识名:move
 CCAnimation * anim = [ CCAnimation animationWithName : @"move" delay : 0.08f frames :frames];
 // 如果你把anim存储到CCSprite,则可以通过名称move来访问CCAnimation
 //[self addAnimation:anim];
 // 构造Action:无限重复
 CCAnimate * animate = [ CCAnimate actionWithAnimation :anim];
 CCRepeatForever * repeat = [ CCRepeatForever actionWithAction :animate];
 [ self runAction :repeat];
 [ self scheduleUpdate ];
 }
 return self ;
 }

 

为求简便,上面的代码我们也可以封装为一个新的类别Category。

1、类别Animation Helper

利用OC中的Category,我们可以扩展CCAnimation类。Category提供了一种不需要修改类的源代码即可为类增加新方法的途径(有点象AOP?),但它不能增加新的成员变量。下面的代码为CCAnimation增加了一个Category,名为Helper(新建Class,名为CCAnimationHelper.h):


#import <Foundation/Foundation.h>
 #import "cocos2d.h"

@interface CCAnimation (Helper)

+( CCAnimation *) animationWithFile:( NSString *) name frameCount:( int )frameCount delay:( float ) delay ;
 +( CCAnimation *) animationWithFrame:( NSString *)frame frameCount:( int )frameCount delay:( float ) delay ;

@end
 #import "CCAnimationHelper.h"

@implementation CCAnimation (Helper)

// 通过图片文件名创建CCAnimation对象 .
 +( CCAnimation *) animationWithFile:( NSString *) name frameCount:( int )frameCount delay:( float ) delay
 {
 // 把前面的代码移到这里来了

NSMutableArray * frames = [ NSMutableArray arrayWithCapacity :frameCount];
 for ( int i = 0 ; i < frameCount; i++)
 {
 NSString * file = [ NSString stringWithFormat : @"%@%i.png" , name , i];
 CCTexture2D * texture = [[ CCTextureCache sharedTextureCache ] addImage :file];

CGSize texSize = texture. contentSize ;
 CGRect texRect = CGRectMake ( 0 , 0 , texSize. width , texSize. height );
 CCSpriteFrame * frame = [ CCSpriteFrame frameWithTexture :texture rect :texRect offset : CGPointZero ];
 [ frames addObject :frame];
 }
 return [ CCAnimation animationWithName : name delay : delay frames : frames ];
 }

// 通过 sprite frames 创建CCAnimation .

+( CCAnimation *) animationWithFrame:( NSString *)frame frameCount:( int )frameCount delay:( float ) delay
 {
 // 未实现
 return nil ;
 }
 @end

现住,在Ship类的初始化方法里,可以通过CCAnimation的类别Helper这样简单地创建动画对象了:

-( id ) initWithShipImage
 {
 if (( self = [ super initWithFile : @"ship.png" ]))
 {
 // 使用类别Helper来创建动画对象
 CCAnimation * anim = [ CCAnimation animationWithFile : @"ship-anim" frameCount : 5 delay : 0.08f ];
 // 创建Action:无限循环播放动画
 CCAnimate * animate = [ CCAnimate actionWithAnimation :anim];
 CCRepeatForever * repeat = [ CCRepeatForever actionWithAction :animate];
 [ self runAction :repeat];
 [ self scheduleUpdate ];
 }
 return self ;
 }

四、 Texture Atlas 贴图集(或译作纹理集)

1、定义

贴图集Texture Atlas仅仅是一张大的贴图。通过使用CCSpriteBatchNode,你可以一次性渲染所有的图片。使用Texture Atlas不但节约了内存也提升了性能。

贴图的大小(宽和高)总是2的n次方——例如1024*128或256*512。由于这个规则,贴图尺寸有时候是大于图片的实际尺寸的。例如,图片大小140*600,当加载到内存时,贴图尺寸是256*1024。这显然是一种内存浪费,尤其是你有几个这样的单独的Texture时。

因此有了Texture Atlas的概念。它是一张包含了多个图片的图片,并且它的尺寸已经是对齐的。所谓对齐,即是根据前面提到的那个规则,指它的长和宽都已经是2的n次方。贴图集每一个角色帧(sprite frame)都定义为贴图集中的一部分(一个矩形区域)。这些角色帧的CGrect则定义在单独的一个.plist文件里。这样cocos2d就可以从一张大的贴图集中单独渲染某个指定的角色帧。

2、Zwoptex

Zwoptex是一个2D贴图工具,付费版需要$24.95。有一个7天的试用版,下载地址http://zwoptexapp.com 。但Zwoptex提供了一个flash版,没有时间限制:http://zwoptexapp.com/flashwersion ,也基本够用(仅仅有一些限制,比如2048*2048贴图限制,角色旋转等)。

如果你不想试用Zwoptex,那么有一个可以替换的工具是TexturePacker:

http://texturepacker.com/

这里以Zwoptex 0.3b7版本为例(这个是免费版)。打开Zwoptex,默认是一个叫做Untitled的空白画布。选择菜单:Sprite Sheet ——>Import Sprites,会弹出文件选择对话框,选择你需要的角色帧图片文件,点击import,于是所有的图片会导入到Zwoptex。

选择菜单:Sprite Sheet——>Settings,会弹出布局窗口:

你可以更改设置,包括画布大小,排序规则、行间距、列间距等,目的是用最小的贴图集容纳全部所需的图片。然后点击save去应用。

注意,除非单独为3GS、iPad和iPhone4开发,否则不要使用2048*2048的画布尺寸,因为老的型号最大只支持1024*1024。

改变画布大小时要当心,因为有时候图片会叠在一起——由于空间不足。

建议不要手动更改图片(如移动、旋转),因为这个版本并不支持,它是自动布局的。

Zwoptex会自动截掉图片中透明边沿,所以本来一样大小的图片在Zwoptex中会显得大小不一。

不用担心,cocos2d会自动计算这些误差并正确显示(不用担心,这些数据都记载在.plist里)。

点击File——>save菜单,编辑结果保存为.zss文件格式(Zwoptex格式)。

点击Sprite Sheet——>Export——>Texture,编辑结果保存为.png格式。

点击Sprite Sheet——>Export——>Cordinates,编辑结果保存为.plist格式。

后两者,正是cocos2d所需要的。

3、Cocos2d中使用贴图集

首先,将Zwoptex生成的.png和.plist文件加入到项目的Resource组中。然后在代码中使用贴图集:


-( id ) initWithShipImage
 {
 // 用CCSpriteFrameCache加载贴图集,用.plist文件而不是.png文件做参数
 CCSpriteFrameCache * frameCache = [ CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache ];
 [frameCache addSpriteFramesWithFile : @"ship-and-bullet.plist" ];

// 从贴图集中加载名为ship.png的sprite,注意ship.png是.plist中定义的key,而不是真正意义的文件名

if (( self = [ super initWithSpriteFrameName : @"ship.png" ]))
 {
 // 从贴图集中加载sprite帧,注意用.plist中的key值做参数而非文件名
 NSMutableArray* frames = [NSMutableArray arrayWithCapacity : 5 ];
 for ( int i = 0 ; i < 5 ; i ++)
 {
 NSString* file = [NSString stringWithFormat: @"ship-anim%i.png" , i ];
 CCSpriteFrame * frame = [frameCache spriteFrameByName :file];
 [frames addObject :frame];
 }
 CCAnimation * anim = [ CCAnimation animationWithName : @"move" delay : 0.08f frames :frames];
 CCAnimate * animate = [ CCAnimate actionWithAnimation :anim];
 CCRepeatForever * repeat = [ CCRepeatForever actionWithAction :animate];
 [ self runAction :repeat];
 [ self scheduleUpdate ];
 }
 return self ;
 }

[CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache]是一个单例对象,其 addSpriteFramesWithFile 方法用于加载贴图集(需要以.plist文件名作为参数)。对于大文件贴图集(超过512*512),加载过程可能会花费数秒,应当在游戏开始前就加载。

CCSprite的initWithSpriteFrameName方法可以从贴图集中获取贴图,并设置Sprite的显示图片,但它需要以贴图集(.plist)中的帧名(framename,实际上是中的一个)为参数。

当然,如果要从贴图集中得到一个帧,可以用CCSpriteFrameCache的spriteFrameByName方法。这同样需要用贴图集中的帧名为参数。

如果你加载了多个贴图集,但只要名为ship.png的帧只有1个,那么cocos2d就可以找到正确贴图的。
其他代码没有任何改变。但出现了一个奇怪的现象:飞船的位置莫名其妙地向屏幕中心靠近了一点,尽管不是很明显。这个问题很容易解决,之前Ship的初始化代码是这样的:


Ship * ship = [ Ship ship ];
 ship. position = CGPointMake (ship. texture . contentSize . width / 2 , screenSize. height / 2 );
 [ self addChild :ship];

这个地方需要改变:


ship. position = CGPointMake (ship. contentSize . width / 2 , screenSize. height / 2 );

问题解决了。导致这个现象的原因是,ship对象的texture的contentSize要比ship对象的contentSize大(Ship的Texture现在用的是贴图集——具体说就是 ship-and-bullet.png 这张图,尺寸为256*256,而原来的ship.png才128*64)。

4、修改CCAnimation类别Helper

现在是实现类别Helper中的animationWithFrame方法的时候了:


+( CCAnimation *) animationWithFrame:(NSString*)frame frameCount:( int )frameCount delay:( float ) delay
 {
 // 构造一个frame数组
 NSMutableArray* frames = [NSMutableArray arrayWithCapacity :frameCount];
 // 通过CCSpriteFrameCache从贴图集中加载frame,并将frame加到数组中
 for ( int i = 0 ; i < frameCount; i ++)
 {
 NSString* file = [NSString stringWithFormat: @"%@%i.png" , frame, i ];
 CCSpriteFrameCache * frameCache = [ CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache ];
 CCSpriteFrame * frame = [frameCache spriteFrameByName :file];
 [ frames addObject :frame];
 }
 // 用frame数组构建animation对象并返回
 return [ CCAnimation animationWithName :frame delay : delay frames : frames ];
 }

现在,可以修改ship类中initWithShipImage方法,把CCAnimation的初始化修改为:


CCAnimation * anim = [ CCAnimation animationWithFrame : @"ship-anim" frameCount : 5 delay : 0.08f ];

5、弱水三千,只取一瓢饮

只要你愿意,你可以把所有游戏图片都加到一个贴图集里。用3个1024*1024的贴图集跟用20个更小的贴图集效率更高。

对于程序员而言,应当把代码“分离”成不同的逻辑组件。于此不同,对于贴图集来说,我们的目标就是尽可能多地把图片放到一个贴图集里,尽可能降低内存空间的浪费。

用一个贴图集放入玩家图片,用另外的贴图集放怪物A、B、C的图片——这好像更符合逻辑些,但这仅仅有助于你有大量的图片,而且每次你只是有选择地加载一部分图片的时候。

当你的图片只需要3-4个1024*1024贴图集的时候,你应当把所有图片只放在这些贴图集里进行预加载。这需要12-16MB的内存。程序代码和其他资源如音频则不会占用这么多内存,你可以把这些贴图集都保留在内存,这样哪怕只有128MB RAM的老IOS设备也可以承受。

如果超过这个内存,就应该采取特别的策略了。比如,可以把游戏图片进行分类,并且只在当前地图中加载必要的贴图集。这可以减少地图加载时的延时。

因为cocos2d会自动缓存所有图片,需要一种卸载贴图的机制。绝大部分情况下你可以使用cocos2d提供的:


[[CCSpriteFrameCache sharedSpriteFrameCache]removeUnusedSpriteFrames];

[[CCTextureCache sharedTextureCache] removeUnusedTextures];

显然应当在某些贴图不再使用的时候调用这些方法。比如转场景完成后。游戏正在进行时就不行了。注意,仅仅在新场景初始化结束后,前面的场景才会被 deallocated 。意即在一个 Scenen 的初始化方法中你不能调用 removeUnusedxxx 方法——除非你在两个 scene 转换中使用了第 5 章的 LoadingScene 类,这样你要扩展 LoadingScene 使它在加载新场景替时 remove 所有未使用的贴图。

如果要绝对清除所有内存中的贴图以加载新的贴图,应当使用:


[CCSpriteFrameCache purgeSharedSpriteFrameCache];

[CCTextureCache purgeSharedTextureCache];

摘自:http://firedragonpzy.iteye.com/admin/blogs/1610352

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